旋翼性能的研究是直升机空气动力学领域的基本课题之一。本文基于松弛自由尾迹分析,建立了一个同时适合于悬停、垂直爬升及水平前飞的旋翼性能计算方法和模型,并通过多种算例的计算,验证了该计算模型的可靠性。在计算旋翼性能的基础上,也对旋翼性能进行了优化分析。具体研究内容如下:作为前提和背景,在第一章简要介绍了旋翼尾迹方法、性能计算及其优化的国内外研究现状,指出了采用自由尾迹方法进行旋翼性能估算的必要性和重要意义。在第二章中,基于旋翼桨叶空气动力模型、卷起桨尖涡模型及旋翼配平模型,建立了一个旋翼自由尾迹计算的方法。并在此基础上,建立了一个用于旋翼性能计算与分析的模型.第三章,应用本文发展的旋翼性能计算方法和程序,分别针对全尺寸旋翼和模型旋翼在悬停时的旋翼性能进行了计算,并验证了压缩性修正方法对旋翼性能计算的有效性。为表明该方法对新型桨尖旋翼的适用性,本文还计算了尖削和尖削/后掠组合桨尖旋翼的性能。在第四章,将上面的悬停状态旋翼性能计算模型拓展至适合于垂直爬升及平飞状态下的旋翼性能计算,并研究了轴向来流对垂直飞行时旋翼尾迹形状的影响以及前飞速度对旋翼性能的影响。本文的第五章,通过耦合建立的旋翼性能计算模型和序列线形规划,建立了一个旋翼性能优化分析的方法,并针对悬停状态的旋翼性能进行了优化分析。